【C语言进阶】文件操作
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目录
一、什么是文件
1.1程序文件
1.2数据文件
1.3文件名
二、文件的打开和关闭
2.1文件指针
2.2文件的打开和关闭
三、文件的顺序读写
3.1顺序读写函数介绍
四、文件的随机读写
五、文本文件和二进制文件
六、文件读取结束的判定
七、文件缓存区
八、通讯录（文件版）
8.1将信息写入文件
8.2将文件中信息添加到通讯录
8.3完整代码
前言：写通讯录的程序，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。下面就让我们学习文件操作。
一、什么是文件
磁盘上的文件是文件。
但是在程序设计中，我们一般谈的文件有两种：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类的）。
1.1程序文件
包括源程序文件（后缀为.c）,目标文件（windows环境后缀为.obj）,可执行程序（windows环境后缀为.exe）。
1.2数据文件
文件的内容不一定是程序，而是程序运行时读写的数据，比如程序运行需要从中读取数据的文件， 或者输出内容的文件。
我们本次学习的是数据文件。
在以我们处理数据的输入输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上。然而我们本次学习是从文件中读数据，最后结果可以写到文件中去。
1.3文件名
一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。
文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀
例如： c:\code\test.txt
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。
二、文件的打开和关闭
2.1文件指针
每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体类型是由系统声明的，取名FILE。
例如，VS2013编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型申明：
struct _iobuf {
char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;一般都是通过一个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量，这样使用起来更加方便。
定义pf是一个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个文件的文件信息区（是一个结构体变量）。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。
2.2文件的打开和关闭
文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件。
在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回一个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立了指 针和文件的关系。
ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。
打开文件：
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
参数：
filename：包含要打开的文件的名称的 C 字符串。其值应遵循运行环境的文件名规范，并且可以包含路径。
mode:包含文件访问的模式。
返回值：如果文件成功打开，该函数将返回指向FILE对象的指针。
| 文件使用方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开存在的文本文件 | 出错 |
| “w”（只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 建立一个新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 建立一个新的文件 |
| “rb”（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb” (只写) | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab” (追加) | 向一个二进制文件尾添加数据 | 建立一个新的文件 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+” (读写) | 为了读和写，建议一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+” (读写) | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+” (读写) | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+” (读写) | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+” (读写) | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
注意：输入的模式要用双引号引起来，这样就表示字符串，传过去的就是地址。
关闭文件：
int fclose ( FILE * stream );
参数：指向指定要关闭的流的FILE对象的指针。
返回值：如果流成功关闭，则返回零值。失败时，将返回EOF。
打开、关闭函数的使用：
int main()
{
FILE* p = fopen("date.txt", "r");
if (p == NULL);
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
//关闭文件
fclose(p);
p = NULL;
return 0;
}记住关闭文件后，要将指针置为空指针。
三、文件的顺序读写
3.1顺序读写函数介绍
| 功能 | 函数名 | 适用于 |
| 字符输入函数 | fgetc | 所有输入流 |
| 字符输出函数 | fputc | 所有输入流 |
| 文本行输入函数 | fgets | 所有输入流 |
| 文本行输出函数 | fputs | 所有输入流 |
| 格式化输入函数 | fscanf | 所有输入流 |
| 格式化输出函数 | fprintf | 所有输入流 |
| 二进制输入 | fread | 文件 |
| 二进制输出 | fwrite | 文件 |
C语言程序，只要运行起来，默认打开三个流：
- 标准输入流：stdin FILE*
- 标准输出流：stdout FILE*
- 标准错误流：stderr FILE*
要对文件操作时，只要产生一个与文件相关的流就可以。
读写数据时，我们把数据写入流中，读数据时从流中读。
输入和输出的关系：
输入和输出都是相对程序说的。
读写函数的使用：
fputc 将字符写入流
int fputc ( int character, FILE * stream );
参数：
character:要输入的字符。
stream:指向标识输出流的FILE对象的指针。
说明：p指向的文件缓冲区与文件相关，并且p是FILE*类型，所以是输出流。
想要打印在屏幕上，我们只要将p改为stdout。
fgetc 从流中获取字符
int fgetc ( FILE * stream );
返回值：成功后，将返回字符读取（提升为 int 值）。
返回类型为 int 以适应特殊值EOF
如果位置指示器位于文件末尾，则该函数返回EOF
从文件中读：
从键盘上读：
传文件指针，从文件中读；传stdin，从键盘上读。
fputs 将字符串写入流
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
参数：
str：包含要写入流的内容的 C 字符串。
stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针。（stdin可以用作从标准输入读取的参数）
我们可以看到，两串字符串打印在了同一行，所以我们在使用 fputs 想打印在不同的行，要自己加 ‘ \0 ’。
注意：fputs 与 puts 的不同之处不仅在于可以指定目标流，而且 fputs 不会写入其他字符，而puts会自动在末尾附加换行符。
fgets 从流中获取字符串
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
参数：
str：指向在其中复制字符串读取的字符数组的指针。
num：要复制到到 str 的最大字符数（包括终止空字符）。
stream：指向标识输入流的 FILE 对象的指针。（stdin可以用作从标准输入读取的参数）
注意：从流中读取字符并将其作为 C 字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符或到达换行符或文件末尾。
fprintf 将格式化数据写入流
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
我们对比 print f和 fprintf 发现 fprintf 比 printf 多一个流，所以我们使用 fprintf 打印的格式加一个流。
struct S
{
int n;
float m;
};
int main()
{
struct S s = { 100,3.14f };
FILE* p = fopen("date.txt", "w");
if (p == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fprintf(p, "%d %f", s.n, s.m);
fclose(p);
p = NULL;
return 0;
}
fscanf 从流中读取格式化数据
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
struct S
{
int n;
float m;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* p = fopen("date.txt", "r");
if (p == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fscanf(p, "%d %f", &s.n, &s.m);
printf("%d %f", s.n, s.m);
fclose(p);
p = NULL;
return 0;
}
scanf 从标准输入流读格式化的数据
printf 向标准输出流写格式化的数据
fscanf 适用于所有输入流的格式化输入函数
fprintf 适用于所有输出流的格式化输出函数
sscanf 从字符串中读取格式化的数据
sprintf 将格式化的数据转化成字符串
fwrite 写入要流式传输的数据块
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
参数：
ptr：指向要写入的元素数组的指针，转换为 const void*。
size：要写入的每个元素的大小（以字节为单位）。
count：元素数，每个元素的大小为字节大小。
fread 从流中读取数据块
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
参数：
ptr：指向大小至少为 （size*count） 字节的内存块的指针，转换为 void*。
size：要读取的每个元素的大小（以字节为单位）。
count：元素数，每个元素的大小为字节大小。
四、文件的随机读写
4.1fseek 根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
参数：
offset：二进制文件：要从源偏移的字节数。
文本文件：零或ftell返回的值。
origin：用作偏移参考的位置。
| SEEK_SET | 文件开头 |
| SEEK_CUR | 文件指针的当前位置 |
| SEEK_END | 文件结尾 |
4.2ftell 返回文件指针相对于起始位置的偏移量
long int ftell ( FILE * stream );
4.3rewind 让文件指针的位置回到文件的起始位置
void rewind ( FILE * stream );
五、文本文件和二进制文件
根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者二进制文件。
数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件。
如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。
简单来讲，我们看不懂的是二进制文件，看得懂的就是文本文件。
一个数据在内存中是怎么存储的呢？
字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。
例如：有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符一个字节），而 二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节。
#include
int main()
{
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
六、文件读取结束的判定
牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束。
feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：遇到文件尾结束。
1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）
例如：
- fgetc 判断是否为 EOF .
- fgets 判断返回值是否为 NULL .
2. 二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。
例如：
- fread判断返回值是否小于实际要读的个数。
例子：
#include
#include
int main()
{
int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (!fp)
{
perror("File opening failed");
return EXIT_FAILURE;
}
//fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOF
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
{
putchar(c);
}
//判断是什么原因结束的
if (ferror(fp))
puts("I/O error when reading");
else if (feof(fp))
puts("End of file reached successfully");
fclose(fp);
fp == NULL;
return 0;
} 七、文件缓存区
ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指系统自动地在内存中为程序 中每一个正在使用的文件开辟一块“文件缓冲区”。从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓冲区，装 满缓冲区后才一起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存缓 冲区（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（程序变量等）。缓冲区的大小根 据C编译系统决定的。
验证缓冲区存在：
#include
#include
//VS2013 WIN10环境测试
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到文件（磁盘）
//注：fflush 在高版本的VS上不能使用了
printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n");
Sleep(10000);
fclose(pf);
//注：fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
} 八、通讯录（文件版）
我们希望退出程序，之前录入的信息可以保存在文件中，等下次打开程序还可以找到之前存放的信息。只要在销毁信息前，将信息保存到文件中。
8.1将信息写入文件
void SaveContact(Contact* pc)
{
FILE* pf = fopen("contact.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror(SaveContact);
return 1;
}
//写数据
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->sz, i++)
{
fwrite(pc->date + i, sizeof(PeoInfo), 1, pf);
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
可以看到，在退出通讯录，存储的信息以二进制存放在文件中。
8.2将文件中信息添加到通讯录
我们要在初始化通讯的时候，把文件中信息添加到通讯录。
一个一个的读取数据，当没有读到数据，返回0，说明数据读完了。在放数据的时候我们也要判断空间是否充足。
void LoadContact(Contact* pc)
{
FILE* pf = fopen("contact.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror(LoadContact);
return 1;
}
//读数据
PeoInfo tmp = { 0 };
while (fread(&tmp, sizeof(PeoInfo), 1, pf))
{
if (0 == CheckCapacity(pc))
{
return;
}
pc->date[pc->sz] = tmp;
pc->sz++;
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
8.3完整代码
contact.h
#include
#include
#include
#include
#define MAX 100
#define DEFAULT_SZ 3
#define INC_SZ 2
typedef struct PeoInfo
{
char name[20];
int age;
char sex[5];
char tele[12];
char addr[15];
}PeoInfo;
//动态
typedef struct Contact
{
PeoInfo* date; //指向存放数据的空间
int sz; //当前通讯录存储的信息的个数
int cap; //通讯录当前最大容量
}Contact;
enum OPTION
{
Exit,
Add,
Del,
Serach,
Modify,
Show,
Sort
};
//函数声明
//初始化
void InitContact(Contact* pc);
//增加联系人
void AddContact(Contact* pc);
//显示联系人
void ShowContact(const Contact* pc);
//删除联系人
void DelContact(Contact* pc);
//查找联系人
void SearchContact(const Contact* pc);
//修改联系人
void ModifyContact(Contact* pc);
//排序
int cmp_by_name(const void* p1, const void* p2);
//释放
void DestoryContact(Contact* pc);
//保存函数
void SaveContact(Contact* pc); test.c
#include "contact.h"
void menu()
{
printf("------------------------------------\n");
printf(" 1. Add 2. Del \n");
printf(" 3. Search 4. Modify \n");
printf(" 5. Show 6. Sort \n");
printf(" 0. Exit \n");
printf("------------------------------------\n");
}
void test()
{
int input = 0;
Contact con; //通讯录
InitContact(&con);
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case Add:
AddContact(&con);
break;
case Del:
DelContact(&con);
break;
case Serach:
SearchContact(&con);
break;
case Modify:
ModifyContact(&con);
break;
case Show:
ShowContact(&con);
break;
case Sort:
//按名字排序
qsort(con.date, con.sz, sizeof(PeoInfo), cmp_by_name);
break;
case Exit:
SaveContact(&con);
DestoryContact(&con);
printf("退出通讯录\n");
break;
default:
printf("输入错误，请重新输入\n");
break;
}
} while (input);
}
int main()
{
test();
return 0;
}contact.c
#include "contact.h"
int CheckCapacity(pc);
void LoadContact(Contact* pc)
{
FILE* pf = fopen("contact.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror(LoadContact);
return 1;
}
//读数据
PeoInfo tmp = { 0 };
while (fread(&tmp, sizeof(PeoInfo), 1, pf))
{
if (0 == CheckCapacity(pc))
{
return;
}
pc->date[pc->sz] = tmp;
pc->sz++;
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
//动态
void InitContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
pc->date = (PeoInfo*)malloc(DEFAULT_SZ * sizeof(PeoInfo));
if (pc->date == NULL)
{
perror("InitContact");
return;
}
pc->sz = 0;
pc->cap = DEFAULT_SZ;
LoadContact(pc);
}
int CheckCapacity(Contact* pc)
{
if (pc->sz == pc->cap)
{
PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)realloc(pc->date, (pc->cap + INC_SZ) * sizeof(PeoInfo));
if (ptr == NULL)
{
perror("CheckCapacity");
return 0;
}
else
{
pc->date = ptr;
pc->cap += INC_SZ;
printf("增容成功\n");
return 1;
}
}
return 1;
}
//动态
void AddContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (0 == CheckCapacity(pc))
{
return;
}
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->date[pc->sz].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->date[pc->sz].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->date[pc->sz].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->date[pc->sz].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->date[pc->sz].addr);
pc->sz++;
printf("添加成功\n");
}
void ShowContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
//打印标题
printf("%-10s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t%-10s\n", "姓名", "年龄", "性别", "电话", "地址");
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->sz; i++)
{
printf("%-10s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t%-10s\n", pc->date[i].name,
pc->date[i].age,
pc->date[i].sex,
pc->date[i].tele,
pc->date[i].addr);
}
}
int FindByname(Contact* pc, char name[])
{
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->sz; i++)
{
if (strcmp(pc->date[i].name, name) == 0)
{
return i;
}
}
return -1;
}
void DelContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (pc->sz == 0)
{
printf("通讯录为空，无法删除\n");
}
char name[20] = { 0 };
int flag = 0;
printf("要删除的联系人:>");
scanf("%s", name);
int del = FindByname(pc, name);
if (del == -1)
{
printf("要删除的联系人不存在\n");
return;
}
int i = 0;
for (i = del; i < pc->sz - 1; i++)
{
pc->date[i] = pc->date[i + 1];
}
pc->sz--;
printf("成功删除联系人\n");
}
void SearchContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[20] = { 0 };
printf("请输入要查找人的名字:>");
scanf("%s", name);
int pos = FindByname(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要查找的人不存在\n");
}
else
{
printf("%-10s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t%-10s\n", "姓名", "年龄", "性别", "电话", "地址");
printf("%-10s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t%-10s\n", pc->date[pos].name,
pc->date[pos].age,
pc->date[pos].sex,
pc->date[pos].tele,
pc->date[pos].addr);
}
}
void ModifyContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[20] = { 0 };
printf("请输入要修改的人的名字:>");
scanf("%s", name);
int pos = FindByname(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要修改的人不存在\n");
}
else
{
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->date[pos].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->date[pos].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->date[pos].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->date[pos].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->date[pos].addr);
}
printf("修改成功\n");
}
int cmp_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
return strcmp(((PeoInfo*)p1)->name, ((PeoInfo*)p2)->name);
}
void DestoryContact(Contact* pc)
{
free(pc->date);
pc->date = NULL;
pc->cap = 0;
pc->sz = 0;
}
void SaveContact(Contact* pc)
{
FILE* pf = fopen("contact.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror(SaveContact);
return 1;
}
//写数据
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->sz; i++)
{
fwrite(pc->date + i, sizeof(PeoInfo), 1, pf);
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位读者三连支持。文章有问题可以在评论区留言，博主一定认真认真修改，以后写出更好的文章。